Вопрос — ответ 166      

Развлекуха для пытливых умов: выпуск 166

Каждый день мы сталкиваемся с множеством вопросов... Ответы на одни вопросы находятся быстро и их решение происходит незамедлительно. А что делать если для решения вопроса требуется поиск дополнительных источников информации? 

Именно для таких целей наша рубрика «Вопрос и ответ» - каждую субботу и воскресенье вы получаете ответы на интересующие вас вопросы.

Почему над горизонтом Луна кажется большой, а над головой — маленькой?

Всеми признанного объяснения не существует до сих пор, однако в любом случае ясно, что это иллюзия, причем иллюзия, возникающая в нашем мозгу. Никакая «рефракция» или «больший путь через атмосферу, который проходят горизонтальные лучи», не меняют зрительных размеров Луны, что демонстрируют и снимки — на них она одинаковая в любой точке небесной сферы. Соответственно, ретинальное изображение Луны (то есть ее отпечаток на сетчатке глаза) всегда одинаково, а вот мозг воспринимает его по-разному.

Долгое время полагали, что все дело в законах перспективы. Положите на фотографию, на которой запечатлена уходящая за горизонт дорога, два одинаковых бумажных кружка: один на место, находящееся ближе к наблюдателю, другой туда, где дорога пропадает вдали. На фоне снимка первый кружок будет казаться маленьким, а второй — большим. Может, и с Луной дело обстоит так же? Когда в поле зрения кроме Луны попадают другие объекты (лес, горы и так далее), находящиеся явно ближе нее, мозг воспринимает ее как более далекий, а значит, более крупный объект. На фоне же чистого неба Луна кажется более близкой, а значит, и меньшей по размеру. Но ведь на море тоже нет предметов, дающих представление о расстоянии. Тем не менее и моряки видят Луну над горизонтом большой.

Согласно теории, предложенной в начале 1960-х годов Ллойдом Кауфманом и Джеймсом Роком (впрочем, близкие идеи высказывал Леонард Эйлер, живший двумя столетиями ранее) и подтвержденной психологами экспериментально, мозг «полагает», что небесный купол представляет собой не правильную полусферу, а как бы приплюснутую. А раз так, то и объекты (ту же Луну) на горизонте он считает более удаленными, чем находящиеся в зените. И хотя глаз фиксирует один и тот же угловой размер Луны (около 0,5 градуса), мы автоматически вводим поправку на расстояние и получаем разные образы одного и того же объекта. А вот почему мы представляем сферу именно такой, исследователи пока объяснить не могут.

Почему ночью темно?

Самое простое объяснение — потому что ночью солнышко не светит — увы, не проходит. Ведь даже когда Солнце освещает другое полушарие, на затененную сторону нашей планеты должны проливать свет мириады других солнц.

Конечно, они находятся гораздо дальше нашего светила, но удаленность солнц компенсируется огромным их числом. Стало быть, ночью должно быть почти так же светло, как днем! Но на деле мы наблюдаем другое.

На этот парадокс в 1823 году обратил внимание немецкий астроном Ольберс, чье имя он и носит. Одно время его пытались разрешить следующим образом: свет далеких звезд экранирует космическая пыль. Но это объяснение пришлось отставить — ведь сама космическая пыль под действием излучения мириадов солнц должна была раскалиться и сиять почти так же, как сами светила.

Известно, что наша Вселенная расширяется. Но чем быстрее удаляется от нас источник, тем больше становится длина световых волн, им излучаемых. То есть свет убегающей от нас звезды, родившись, к примеру, синим, к нам попадет значительно покрасневшим и может оказаться вообще в невидимом глазу инфракрасном, а то и радиодиапазоне.

Но самое главное даже не это. С момента Большого взрыва прошло «всего» 14 миллиардов лет, так что свет от далеких галактик просто еще не успел до нас добраться. А более близкие, числом около 10 миллиардов, конечно, создают на Земле некоторую освещенность, но она сильно уступает солнечной.

Почему орбиты планет лежат в одной плоскости?

В школе нам рассказывали, что орбиты всех планет лежат в одной плоскости (плоскости эклиптики), что их орбиты круговые, так же как и у всех спутников, вращающихся вокруг них, и что все это вращается вокруг Солнца в одном и том же направлении. А отличники, наверное, помнят до сих пор, что направления вращения планет вокруг своих осей совпадают с направлениями их вращения вокруг Солнца. Дело в том, что все вышеперечисленные регулярности не столь безукоризненны и могут быть приняты лишь с оговоркой «почти».

На самом деле орбиты планет лежат почти в одной плоскости. Они почти круговые, если не сказать эллиптические. Да и направления вращения почти всех планет вокруг своих осей совпадают с направлениями их вращения вокруг Солнца. Но и здесь есть исключения — Венера и Уран, и не все спутники вращаются вокруг планет в том же направлении, что и планеты вокруг Солнца.

Создать единую теорию, которая описала бы все упомянутые «почти» с равной степенью достоверности, отфильтровав главное от второстепенного, а случайное от закономерного, не так-то просто. И вопрос о том, как могла возникнуть система, подобная Солнечной, долго составлял главную проблему космогонии.

Можно сказать, что общая плоскость эклиптики объясняется тем, что «строительный материал» для Солнца и планет когда-то был един и, вероятно, вращался вокруг своей оси. Впоследствии под действием тех или иных причин «стройматериал» разделился на две неравные части, которые сохранили направление своего изначального вращения. Большая часть стала шаром Солнцем, меньшая — диском вокруг него. Планеты образовались из этого диска, и этим объясняется, почему у планет плоскости вращения вокруг Солнца примерно совпадают.

Почему вода в раковине закручивается то туда, то сюда?

Скорее всего, причина в том, что вы изменяете положение «гусака», из которого в раковину льется вода. А может быть, чуть засорившаяся аэраторная сетка незаметно для глаза меняет форму струи. Если вы проводите опыты в лабораторных условиях и раковина у вас идеально правильной сферической формы, то направление закручивания воды будет зависеть от того, в каком полушарии вы находитесь.

Дело в том, что при отсутствии более значимых воздействий на направление вращения воронки оказывает влияние еще и так называемая сила Кориолиса, которая выражается в изменении относительного движения тела, находящегося во вращающейся системе отсчета.

Скажем, если воображаемого футболиста-супермена, стоящего на полюсе, заставить точно пробить по воротам, расположенным на экваторе, то он наверняка промажет, поскольку ворота за время полета мяча уплывут в сторону вместе с Землей. Понятно, что в Северном и Южном полушариях сила Кориолиса действует на движущееся тело в прямо противоположных направлениях: для футболиста, бьющего межконтинентальный штрафной с Северного полюса, ворота уйдут влево, а для игрока южнополюсной команды — вправо.

В повседневной жизни мы не видим проявлений этой силы. Она становится заметной при больших скоростях, на больших расстояниях или по прошествии долгого времени. Но именно благодаря ей реки, которые текут вдоль меридианов, размывают в разных полушариях разные берега. Благодаря ей в Северном полушарии вихри циклонов оказываются закрученными против часовой стрелки, а в Южном — по часовой. Причем чем ближе к полюсам, тем сильнее будет этот эффект, и наоборот: на экваторе он будет равен нулю.

Почему деревья не растут до неба?

На это есть несколько причин. Так, даже очень толстый ствол самого прочного дерева, подобравшись к высоте в пару сотен метров, или не выдержит собственного веса, или упадет под порывом ветра. Будь ствол не колонной, а конусом с очень широким основанием, дерево смогло бы вырасти и до 500 метров.

Есть и другие ограничения, которые не позволяют деревьям переплюнуть Останкинскую телебашню. Это, в частности, проблема питания. Ведь даже могучие электронасосы редко когда доставляют воду сразу на верхние этажи небоскребов, так как вытянуть непрерывный столб воды на значительную высоту — задача непростая.

Что касается деревьев, то они для транспортировки питательных веществ применяют так называемый тургорный насос, в котором используется осмотическое давление (сила, действующая на полупроницаемую мембрану, разделяющую два раствора с разной концентрацией растворенных веществ, и направленная от менее концентрированного раствора к более концентрированному), и молекулы воды, «скрепляющиеся» друг с другом силой поверхностного натяжения, или когезией. Однако вскоре после 130 метров подъема встанет и тургорный насос.

Кроме того, у высокого дерева падает эффективность фотосинтеза: ведь такой великан не сможет иметь раскидистой кроны сообразно своим размерам. Его ветви просто обломятся под собственным весом.

В общем, физический потолок для растений нашей планеты составляет примерно 120 метров.